Question

【题目】电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益．实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示（图中电极均为石墨电极）．
（1）若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验． ①写出电解时NO2发生反应的电极反应式： ．
②若有标准状况下2.24LNO2被吸收，通过阳离子交换膜（只允许阳离子通过）的H+为mol．
（2）某小组在右室装有10L0.2molL﹣1硝酸，用含NO和NO2（不考虑NO2转化为N2O4）的废气进行模拟电解法吸收实验． ①实验前，配制10L0.2molL﹣1硝酸溶液需量取mL的密度为1.4gmL﹣1、质量分数为63%的浓硝酸．
（3）②电解过程中，有部分NO转化为HNO2 ， 实验结束时，测得右室溶液中含3molHNO3、0.1molHNO2 ， 同时左室收集到标准状况下28LH2 ． 计算原气体中NO和NO2的体积比（假设尾气中不含氮氧化物，写出计算过程）．

Answer 1

【答案】
（1）NO2﹣e﹣+H2O=NO3﹣+2H+；0.1
（2）142.9
（3）解：n（H2）= =1.25mol，根据转移电子守恒得转移电子物质的量=1.25mol×2=2.5mol，电解前溶液中n（HNO3）=0.2mol/L×10L=2mol，电解后溶液中含3mol HNO3、0.1molHNO2，说明电解过程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成， 根据N原子守恒得n（NO）+n（NO2）=3 mol-0.2 molL-1×10 L+0.1 mol=1.1 mol， 生成0.1mol亚硝酸转移电子0.1mol且需要0.1mol电子，则生成硝酸转移电子物质的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol， 设参加反应生成硝酸的NO物质的量为xmol、二氧化氮的物质的量为ymol，根据N原子守恒及转移电子守恒得：x+y=1.1-0.1，3x+y=2.4，解得x=0.7，y=0.3， n（NO）：n（NO2）=（0.7+0.1）mol：0.3mol=8：3，相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，所以NO和NO2的体积之比为8：3
【解析】解：（1）①根据图知，电解时，左室中电极上氢离子放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极上通入的是氮氧化物，生成的硝酸，所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸，电极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ ， 所以答案是：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；②n（NO2）= =0.1mol，阳极反应式为NO2﹣e﹣+H2O=NO3﹣+2H+ ， 有0.2mol氢离子生成，因为有0.1mol硝酸生成，则有0.1mol氢离子引入阴极室；所以答案是：0.1；（2）①浓硝酸的物质的量浓度= = mol/L=14mol/L，根据溶液稀释前后溶质的物质的量不变计算；（3）②n（H2）= =1.25mol，
根据转移电子守恒得转移电子物质的量=1.25mol×2=2.5mol， 电解前溶液中n（HNO3）=0.2mol/L×10L=2mol，电解后溶液中含3mol HNO3、0.1molHNO2 ， 说明电解过程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成， 根据N原子守恒得n（NO）+n（NO2）=3 mol-0.2 molL-1×10 L+0.1 mol=1.1 mol， 生成0.1mol亚硝酸转移电子0.1mol且需要0.1mol电子，则生成硝酸转移电子物质的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol， 设参加反应生成硝酸的NO物质的量为xmol、二氧化氮的物质的量为ymol，根据N原子守恒及转移电子守恒得：x+y=1.1-0.1，3x+y=2.4，解得x=0.7，y=0.3， n（NO）：n（NO2）=（0.7+0.1）mol：0.3mol=8：3，相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，所以NO和二氧化氮的体积之比为8：3